오염수 내 방사성 핵종 '스트론튬-90' 측정 기술 향상

한국원자력연구원

한국원자력연구원 연구진이 개발한 스트론튬-90 신속분석법 기술개요. 과학기술정보통신부 제공

국내 연구진이  핵분열 생성물로 위험성이 널리 알려진 ‘스트론튬-90’ 측정기술의 속도와 정확도를 높였다. 해수 시료를 효율적으로 분석하는 데 기여할 것으로 기대된다. 앞서 스트론튬-90은 일본 후쿠시마 원전 오염수 방류에서 다핵종제거설비(ALPS)의 여과 여부를 면밀히 확인해야 할 핵종으로 꼽힌 바 있다.

과학기술정보통신부는 김현철 한국원자력연구원 책임연구원이 해수 중 스트론튬-90 분석기술을 기존보다 빠르고 정확하게 고도화하고 관련 분석장비를 상용화했다고 27일 밝혔다. 연구 결과는 국제학술지 ‘해양오염회보’ 8월호에 게재됐다. 

연구팀은 이번 연구에서 개발한 분석법의 활용 확대를 위해 국내 방사능분석기관들을 대상으로 이론과 실습이 포함된 기술세미나를 진행했다. 그 성과로 올해 9월경부터 한국원자력환경공단을 시작으로 국내 방사능분석기관에서 실제 시료 분석이 진행될 예정이다. 

해수에는 스트론튬-90 외에도 칼슘, 마그네슘 등 화학적 거동이 유사한 물질이 많다. 그 중에서도 극미량인 스트론튬-90만을 정확히 분리해 측정하는 것은 매우 어렵다. 숙련된 분석자에 의존존하는 기존의 분석법은 분석에만 최소 3주 이상 소요되는 단점이 있다. 

스트론튬-90은 시간이 지나면 베타선을 방출하면서 이트륨-90을 만들어 내는데 14일이 지나면 스트론튬-90과 이트륨-90의 방사능은 같아진다. 앞서 연구팀은 이러한 특성에 착안해 이트륨-90을 흡착하는 수지와 자체 개발한 자동핵종분리장치 ‘KXT-H’를 이용해 이트륨-90을 분석했다. 이를 통해 스트론튬-90의 방사능을 간접적으로 확인하는 분석법을 2021년 개발했다. 분석 결과, 분석 소요시간이 3주에서 2일로 10분의 1 가량 단축됐다.

과기정통부에 따르면 이번 연구성과는 2021년보다 더 진일보한 것이다. 자체 개발한 대용량 해수 전처리 장비의 시료 처리능력을 2배 향상시켰다. 전처리 소요시간을 6시간에서 3시간으로 단축해 총 분석시간이 1일이면 가능하게 됐다. 분석대상인 이트륨-90의 회수율도 60~70%에서 90%수준까지 고도화했다.

해수 시료량이 증가할수록 더 정확하고 정밀하게 평가할 수 있기 때문에 이번 연구성과는 신속성, 정확도, 정밀도 측면에서 기존 분석법보다 향상된 것으로 평가된다.

연구팀이 고도화된 기술과 장비를 활용해 제주도 동남권 해역을 2021년 11월부터 2023년 3월까지 조사한 결과, 스트론튬-90의 양이 평년과 유사한 0.5~1.23 mBq/L로 나타났다. 수심이나 계절에 따른 농도 변화는 관찰되지 않았다.

이번에 개발한 검사법은 해양방사능 감시에 도움이 될 전망이다. 김현철 연구원은 “해수에서 스트론튬-90을 분리하는 것은 까다롭지만 새로운 시각에서 그 딸핵종인 이트륨-90을 간편하고 신속하게 분석함으로써 해양방사능 분석에 변화를 가져왔다”고 설명했다.

이어 “특히 상용화된 장비의 해외 수출을 위해 기술이전 받은 산업체와 협의 중”이라며 “국가적으로 해양방사능 감시 강화에 따른 분석물량이 급증하는 가운데 우리 연구팀이 개발한 기술과 분석 장비를 국내 방사능 분석기관이 활용하게 됨에 따라 국내 방사능 분석역량이 향상될것으로 기대된다”고 밝혔다. 
 

[박정연 기자 hesse@donga.com]